JP2013068812A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴースト光を除去し、小型化を図ることができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 シリンドリカルレンズからの２つの光束は、ポリゴンミラーの同一の偏向反射面に、Ｚ軸方向に関して離間して斜入射される。ポリゴンミラーの同一の偏向反射面で反射された２つの光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）は、走査レンズ２１０５Ａの入射側の面と射出側の面との間で交差する。この場合は、射出窓位置でのゴースト光と書き込み用の光束との距離を、ゴースト光のみを除去することができる距離にするとともに、走査レンズでの波面収差の増大を抑制することができる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この画像形成装置は、感光性を有するドラム（以下では、「感光体ドラム」ともいう）、及び該感光体ドラムの表面に潜像を形成する光走査装置などを備えている。光走査装置は、レーザ光を射出する光源、該光源から射出されたレーザ光を偏向する光偏向器（例えば、ポリゴンミラー）、及び光偏向器で偏向されたレーザ光を感光体ドラムの表面に集光する走査光学系などを有している。

近年、画像形成装置において、カラー化、高速化が進み、感光体ドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及してきている。

タンデム方式の画像形成装置は、感光体ドラムの数の増加に伴って大型化する傾向にあり、光走査装置を含め小型化が求められている。光走査装置の小型化には、光偏向器から各感光体ドラムに向かう複数のレーザ光の光路を重ね合わせることが有効である。

例えば、特許文献１には、互いに偏光方向が直交する第１の光束及び第２の光束を偏向器で偏向し、走査光学系を介して前記第１及び第２の光束をそれぞれ対応する被走査面に導き結像させる光走査装置において、前記走査光学系は、前記偏向器で偏向された光束の光路上に配置されたガラス製の第１の走査レンズと、前記第１の走査レンズを透過した光束の光路上に配置された樹脂製の第２の走査レンズと、前記第２の走査レンズを透過した光束の光路上に配置され、前記第１の光束を透過させ、前記第２の光束を反射する偏光分離素子と、を有することを特徴とする光走査装置が開示されている。

特許文献１に開示されている光走査装置では、偏光分離素子に入射する２つの光束が互いに直交する偏光方向を有していることを前提としている。しかしながら、光源の取付誤差や、樹脂で成形された走査レンズに生じうる複屈折の影響などで、偏光分離素子に入射するまでに、２つの光束の偏光方向の直交関係が維持されていない可能性があった。

この場合、偏光分離素子では、一方の光束は完全に反射されなければならないのに、一部が透過し、それがゴースト光として本来なら到達してはならない被走査面に到達する。また、他方の光束は、偏光分離素子を完全に透過しなければならないのに、一部が反射され、それがゴースト光として本来なら到達してはならない被走査面に到達する。そして、これらのゴースト光によって画像形成装置から出力される画像の品質が低下する。

特許文献１に開示されている光走査装置では、ゴースト光だけを除去することは、極めて困難であった。

本発明は、複数の被走査面を光によって第１の方向に沿って個別に走査する光走査装置であって、前記複数の被走査面における異なる２つの被走査面に対応する第１の光束と第２の光束を射出する光源装置と、前記光源装置からの前記第１の光束及び前記第２の光束が、前記第１の方向に直交する第２の方向に関して互いに離間して斜入射される反射面を有し、各光束を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された前記第１の光束及び前記第２の光束の光路上に配置された走査レンズと、前記走査レンズを介した前記第１の光束の大部分を透過させ、前記第２の光束の大部分を反射する分岐光学素子とを備え、前記光偏向器で偏向された前記第１の光束及び前記第２の光束を前記第１の方向に直交する平面Ｓに投影したとき、両光束が前記光偏向器と前記分岐光学素子との間で交差する光走査装置である。

本発明の光走査装置によれば、ゴースト光を除去し、小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。 図１における光走査装置を説明するための図である。 図２における光源ユニットＬＵ１を説明するための図である。 図２における光源ユニットＬＵ２を説明するための図である。 光源２２００Ａの発光部と光源２２００Ｂの発光部のＺ軸方向に関する位置関係を説明するための図である。 ビームスプリッタの作用を説明するための図である。 シリンドリカルレンズ２２０４Ａに入射する２つの光束の光路、及びシリンドリカルレンズ２２０４Ａから射出される２つの光束の光路を説明するための図である。 シリンドリカルレンズ２２０４Ｂに入射する２つの光束の光路、及びシリンドリカルレンズ２２０４Ｂから射出される２つの光束の光路を説明するための図である。 偏向反射面で偏向された２つの光束（ＬＢａ、ＬＢｂ）の光路を説明するための図である。 偏向反射面で偏向された２つの光束（ＬＢｃ、ＬＢｄ）の光路を説明するための図である。 走査光学系Ａ及び走査光学系Ｂを説明するための図である。 走査レンズ２１０５Ａの配置位置を説明するための図である。 図１２の一部を拡大した図である。 走査レンズ２１０５Ｂの配置位置を説明するための図である。 図１４の一部を拡大した図である。 各走査レンズの形状の一例を説明するための図である。 ゴースト光を説明するための図である。 ゴースト光の除去を説明するための図（その１）である。 ゴースト光の除去を説明するための図（その２）である。 水平入射における走査レンズを通過する２つの光束の光路を説明するための図である。 斜入射における走査レンズを通過する２つの光束の光路を説明するための図である。 水平入射における走査レンズを通過する光束の、母線から該通過位置までのＺ軸方向に関する距離ｄ１を説明するための図である。 水平入射において、ｄ１＝０ｍｍのときの副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 図２３における走査レンズの形状を説明するための図である。 水平入射において、ｄ１＝０．４０５ｍｍのときの副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 図２５における走査レンズの形状を説明するための図である。 水平入射において、ｄ１＝０．８１０ｍｍのときの副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 図２７における走査レンズの形状を説明するための図である。 図２９（Ａ）及び図２９（Ｂ）は、それぞれ水平入射と斜入射とを比較するための図である。 図２９（Ａ）における走査レンズの形状を説明するための図である。 図２９（Ｂ）における走査レンズの形状を説明するための図である。 図２９（Ａ）における走査レンズでの、光束ＬＢｂの主光線の通過位置を説明するための図である。 図３３（Ａ）は、図２９（Ｂ）における走査レンズでの、光束ＬＢｂの主光線の通過位置を説明するための図であり、図３３（Ｂ）は、図３３（Ａ）における縦軸のフルスケールを変更した図である。 図２９（Ａ）での副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 図２９（Ｂ）での副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 本実施形態における走査レンズでの、光束ＬＢｂの主光線の通過位置を説明するための図である。 本実施形態での副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 シリンドリカルレンズが２つの光束で共用される場合を説明するための図である。 シリンドリカルレンズが２つの光束に個別に設けられる場合を説明するための図である。 図４０（Ａ）及び図４０（Ｂ）は、それぞれシリンドリカルレンズを２つの光束で共用することの利点を説明するための図である。 チルト偏心面の形状を説明するための図である。 ポリゴンミラーの異なる偏向反射面で反射された２つの光束の光路を説明するための図（その１）である。 ポリゴンミラーの異なる偏向反射面で反射された２つの光束の光路を説明するための図（その２）である。 ポリゴンミラーの異なる偏向反射面で反射された２つの光束の光路を説明するための図（その３）である。 走査制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 光走査装置の変形例１を説明するための図である。 Ｔｙｐｅ２の光学系を説明するための図である。 Ｔｙｐｅ２の光学系における走査レンズの形状を説明するための図である。 図４９（Ａ）は、Ｔｙｐｅ２の光学系における走査レンズでの、光束ＬＢｂの主光線の通過位置を説明するための図であり、図４９（Ｂ）は、図４９（Ａ）における縦軸のフルスケールを変更した図である。 Ｔｙｐｅ２の光学系での、副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 Ｔｙｐｅ３の光学系を説明するための図である。 Ｔｙｐｅ３の光学系における走査レンズの形状を説明するための図である。 図５３（Ａ）は、Ｔｙｐｅ３の光学系における走査レンズでの、光束ＬＢｂの主光線の通過位置を説明するための図であり、図５３（Ｂ）は、図５３（Ａ）における縦軸のフルスケールを変更した図である。 Ｔｙｐｅ３の光学系での、副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 光走査装置の変形例２を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図４５に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの多色の画像情報を光走査装置２０１０に送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。

ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの４色の画像情報（ブラックの画像情報、シアンの画像情報、マゼンタの画像情報、イエローの画像情報）に基づいて色毎に変調された４つの光束によって、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の詳細については後述する。

ところで、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる走査領域は「画像形成領域」あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の詳細について説明する。

この光走査装置２０１０は、一例として図２に示されるように、２つの光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）、ビームスプリッタ２２０５、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、２つの反射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）、ポリゴンミラー２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、及び不図示の走査制御装置を有している。そして、これらは、光学ハウジング２３００（図２では図示省略、図１１参照）の所定位置に組み付けられている。

光学ハウジング２３００には、各感光体ドラムに向かう光束が通過するスリット状の４つの射出窓（２１１１ａ、２１１１ｂ、２１１１ｃ、２１１１ｄ）が設けられている（図１１参照）。各射出窓は、それぞれ防塵ガラスで覆われている。

以下では、便宜上、各光学部材において、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源ユニットＬＵ１は、一例として図３に示されるように、光源２２００Ａ、カップリングレンズ２２０１Ａ、１／２波長板２２０２Ａ、及び開口板２２０３Ａなどを有している。

光源ユニットＬＵ２は、一例として図４に示されるように、光源２２００Ｂ、カップリングレンズ２２０１Ｂ、１／２波長板２２０２Ｂ、及び開口板２２０３Ｂなどを有している。

各光源から射出される光の波長は同じ（ここでは、６５５ｎｍ）である。また、各光源は、それぞれ駆動回路を有している。各駆動回路は、走査制御装置によって制御される。

各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光束を略平行光束とする。各カップリングレンズの焦点距離は同じ（ここでは、２７ｍｍ）である。

１／２波長板２２０２Ａは、カップリングレンズ２２０１Ａを介した光束の光路上に配置され、該光束をｐ偏光に変換する。ここでは、該ｐ偏光は、偏光方向（電界ベクトルの振動面）がＺ軸方向に平行な直線偏光である。

開口板２２０３Ａは、開口部を有し、１／２波長板２２０２Ａを介した光束のビーム径を調整する。

開口板２２０３Ａの開口部を通過した光束が光源ユニットＬＵ１から射出される光束である。

１／２波長板２２０２Ｂは、カップリングレンズ２２０１Ｂを介した光束の光路上に配置され、該光束をｓ偏光に変換する。ここでは、該ｓ偏光は、偏光方向（電界ベクトルの振動面）がＺ軸方向に直交する直線偏光である。

開口板２２０３Ｂは、開口部を有し、１／２波長板２２０２Ｂを介した光束のビーム径を調整する。

開口板２２０３Ｂの開口部を通過した光束が光源ユニットＬＵ２から射出される光束である。

なお、以下では、光源ユニットＬＵ１から射出される光束を「光束ＬＢ１」といい、光源ユニットＬＵ２から射出される光束を「光束ＬＢ２」という。ここでは、光束ＬＢ１はｐ偏光であり、光束ＬＢ２はｓ偏光である。すなわち、各光源ユニットから射出される光束は、偏光方向が互いに直交している。

そして、光束ＬＢ１は、光源２２００Ａの発光部を含みＺ軸方向に直交する面に対して時計回りに傾斜した方向に射出される（図３参照）。一方、光束ＬＢ２は、光源２２００Ｂの発光部を含みＺ軸方向に直交する面に対して反時計回りに傾斜した方向に射出される（図４参照）。

また、一例として図５に示されるように、Ｚ軸方向に関して、光源２２００Ａの発光部と光源２２００Ｂの発光部は、距離Ｄだけ離れて配置されている。そして、光源２２００Ａから射出された光束及び光源２２００Ｂから射出された光束は、Ｘ軸方向からみたとき、一旦交差してから対応するカップリングレンズに向かう。ここでは、Ｄ＝０．１２ｍｍとしている。

図２に戻り、ビームスプリッタ２２０５は、光源ユニットＬＵ１から射出された光束ＬＢ１及び光源ユニットＬＵ２から射出された光束ＬＢ２の光路上に配置されている。

ビームスプリッタ２２０５は、入射するｐ偏光及びｓ偏光に対して、いずれも透過率と反射率が等しく、かつ入射光の偏光状態を維持したままで射出するビーム分割面を有している。ここでは、該ビーム分割面はいわゆるハーフミラー面である。

光束ＬＢ１及び光束ＬＢ２は、それぞれビームスプリッタ２２０５により反射光と透過光とに等しい光強度で分割される。以下では、ビームスプリッタ２２０５で分割された光束ＬＢ１の反射光を「光束ＬＢａ」、光束ＬＢ１の透過光を「光束ＬＢｄ」といい、光束ＬＢ２の反射光を「光束ＬＢｂ」、光束ＬＢ２の透過光を「光束ＬＢｃ」という（図６参照）。光束ＬＢａ及び光束ＬＢｄはｐ偏光であり、光束ＬＢｂ及び光束ＬＢｃはｓ偏光である。

シリンドリカルレンズ２２０４Ａは、ビームスプリッタ２２０５から射出された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置され、各光束を反射ミラーＭ１を介して、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。すなわち、シリンドリカルレンズ２２０４Ａは、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの線像をポリゴンミラー２１０４の偏向反射面に形成する。

一例として図７に示されるように、光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、Ｚ軸方向に関する互いの間隔が増大しながらシリンドリカルレンズ２２０４Ａに向かう。そして、シリンドリカルレンズ２２０４Ａにおいて、光束ＬＢａは、中心よりも−Ｚ側の位置に入射し、光束ＬＢｂは、中心よりも＋Ｚ側の位置に入射する。そこで、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、シリンドリカルレンズ２２０４Ａを通過する際に、Ｚ軸方向に関して光路が曲げられ、Ｚ軸方向に関する互いの間隔が減少しながらポリゴンミラー２１０４の偏向反射面に向かう。

そして、シリンドリカルレンズ２２０４Ａを通過した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面に直交する面に対して傾斜した方向から、該偏向反射面におけるＺ軸方向に離れた位置にそれぞれ入射する。

ここでは、偏向反射面における光束ＬＢａの入射位置と光束ＬＢｂの入射位置のＺ軸方向に関する距離ｄ_Ａ（図７参照）は、２．０４ｍｍである。

シリンドリカルレンズ２２０４Ｂは、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置され、各光束を反射ミラーＭ２を介して、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。すなわち、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂは、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの線像をポリゴンミラー２１０４の偏向反射面に形成する。

一例として図８に示されるように、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、Ｚ軸方向に関する互いの間隔が増大しながらシリンドリカルレンズ２２０４Ｂに向かう。そして、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂにおいて、光束ＬＢｄは、中心よりも−Ｚ側の位置に入射し、光束ＬＢｃは、中心よりも＋Ｚ側の位置に入射する。そこで、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂを通過する際に、Ｚ軸方向に関して光路が曲げられ、Ｚ軸方向に関する互いの間隔が減少しながらポリゴンミラー２１０４の偏向反射面に向かう。

そして、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂを通過した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面に直交する面に対して傾斜した方向から、該偏向反射面におけるＺ軸方向に離れた位置にそれぞれ入射する。

ここでは、偏向反射面における光束ＬＢｃの入射位置と光束ＬＢｄの入射位置のＺ軸方向に関する距離ｄ_Ｂ（図８参照）は、２．０４ｍｍである。

なお、以下では、光が偏向反射面に入射する際に、偏向反射面に直交する面に対して傾斜した方向から入射することを「斜入射」といい、その傾斜角を「斜入射角」という。また、光が偏向反射面に入射する際に、偏向反射面に直交する面に平行な方向から入射することを「水平入射」という。そして、斜入射に対応した光学系を「斜入射光学系」といい、水平入射に対応した光学系を「水平入射光学系」という。

ここでは、光束ＬＢａの斜入射角θａは−０．９°、光束ＬＢｂの斜入射角θｂは０．９°、光束ＬＢｃの斜入射角θｃは０．９°、光束ＬＢｄの斜入射角θｄは−０．９°である。

各シリンドリカルレンズの焦点距離は同じ（ここでは、５８ｍｍ）である。

各光源とポリゴンミラー２１０４との間に配置されている光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。

ポリゴンミラー２１０４は、４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、シリンドリカルレンズ２２０４Ａからの光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂ、シリンドリカルレンズ２２０４Ｂからの光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄを、等角速度的に偏向する。４面鏡に内接する円の半径は８ｍｍである。

光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４の回転軸の−Ｘ側に位置する偏向反射面に入射し、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、該回転軸の＋Ｘ側に位置する偏向反射面に入射する。

Ｚ軸方向からみたとき、ポリゴンミラー２１０４に入射する際の、光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂと、光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄとのなす角は、略９０°である（図２参照）。そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｄが、それぞれの対応する感光体ドラムにおける画像形成領域を同時に走査することはない。また同様に、光束ＬＢｂと光束ＬＢｃが、それぞれの対応する感光体ドラムにおける画像形成領域を同時に走査することはない。

偏向反射面に入射した各光束は、該偏向反射面に直交する面に対して傾斜した方向に反射される（図９及び図１０参照）。

走査光学系Ａは、一例として図１１に示されるように、走査レンズ２１０５Ａ、偏光分離素子２１１０Ａ、２枚のチルト偏心レンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ）、５枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０９ａ）を有している。

走査レンズ２１０５Ａは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側であって、走査レンズ２１０５Ａの入射側の面における有効走査領域のＹ軸方向に関する中心を通過した光束ＬＢａと光束ＬＢｂが、走査レンズ２１０５Ａの入射側の面と射出側の面との間で交差する位置に配置されている（図１２参照）。そして、走査レンズ２１０５Ａの入射側の面における有効走査領域のＹ軸方向に関する中心を通過した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂは、走査レンズ２１０５Ａの母線を横切って、走査レンズ２１０５Ａから射出される（図１３参照）。

なお、走査レンズにおける有効走査領域とは、感光体ドラムの画像形成領域に向かう光束が通過する領域をいう。

ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面から走査レンズ２１０５Ａの入射側の面までの光路長は５５．１１２ｍｍである。また、走査レンズ２１０５Ａの中心肉厚は２１ｍｍである。さらに、走査レンズ２１０５Ａの射出側の面から感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂの表面までの光路長は２２９ｍｍである。

偏光分離素子２１１０Ａは、走査レンズ２１０５Ａの−Ｘ側であって、走査レンズ２１０５Ａを介した光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）の光路上に配置されている。

偏光分離素子２１１０Ａは、対応する感光体ドラムの画像形成領域に向かうｐ偏光の光を透過させ、ｓ偏光の光を−Ｚ方向に反射する偏光分離素子である。偏光分離素子としては、例えば、特開２０１０−１３４４１１号公報にて開示されているワイヤグーリッド偏光素子を用いることができる。そこで、光束ＬＢａの大部分は偏光分離素子２１１０Ａを透過し、光束ＬＢｂの大部分は偏光分離素子２１１０Ａで−Ｚ方向に反射される。

チルト偏心レンズ２１０７ａは、偏光分離素子２１１０Ａを透過した光束の光路上に配置され、該光束の光路をプリズム効果によって変化させる。走査レンズ２１０５Ａの射出側の面からチルト偏心レンズ２１０７ａの入射側の面までの光路長は７４ｍｍである。また、チルト偏心レンズ２１０７ａの中心肉厚は３ｍｍである。

チルト偏心レンズ２１０７ｂは、偏光分離素子２１１０Ａで反射された光束の光路上に配置され、該光束の光路をプリズム効果によって変化させる。走査レンズ２１０５Ａの射出側の面からチルト偏心レンズ２１０７ｂの入射側の面までの光路長は７４ｍｍである。また、チルト偏心レンズ２１０７ｂの中心肉厚は３ｍｍである。

チルト偏心レンズ２１０７ａを通過した光束ＬＢａは、折り返しミラー２１０６ａ、折り返しミラー２１０８ａ、折り返しミラー２１０９ａ、及び射出窓２１１１ａを介して感光体ドラム２０３０ａの表面に導光される。チルト偏心レンズ２１０７ａの射出側の面から感光体ドラム２０３０ａの表面までの光路長は１５２ｍｍである。

チルト偏心レンズ２１０７ｂを通過した光束ＬＢｂは、折り返しミラー２１０６ｂ、折り返しミラー２１０８ｂ、及び射出窓２１１１ｂを介して感光体ドラム２０３０ｂの表面に導光される。チルト偏心レンズ２１０７ｂの射出側の面から感光体ドラム２０３０ｂの表面までの光路長は１５２ｍｍである。

走査光学系Ｂは、走査レンズ２１０５Ｂ、偏光分離素子２１１０Ｂ、２枚のチルト偏心レンズ（２１０７ｃ、２１０７ｄ）、５枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、２１０９ｄ）を有している。

走査レンズ２１０５Ｂは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側であって、走査レンズ２１０５Ｂの入射側の面における有効走査領域のＹ軸方向に関する中心を通過した光束ＬＢｃと光束ＬＢｄが、走査レンズ２１０５Ｂの入射側の面と射出側の面との間で交差する位置に配置されている（図１４参照）。そして、走査レンズ２１０５Ｂの入射側の面における有効走査領域のＹ軸方向に関する中心を通過した光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄは、走査レンズ２１０５Ｂの母線を横切って、走査レンズ２１０５Ｂから射出される（図１５参照）。

ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面から走査レンズ２１０５Ｂの入射側の面までの光路長は５５．１１２ｍｍである。また、走査レンズ２１０５Ｂの中心肉厚は２１ｍｍである。さらに、走査レンズ２１０５Ｂの射出側の面から感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄの表面までの光路長は２２９ｍｍである。

偏光分離素子２１１０Ｂは、走査レンズ２１０５Ｂの＋Ｘ側であって、走査レンズ２１０５Ｂを介した光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）の光路上に配置されている。

偏光分離素子２１１０Ｂは、上記偏光分離素子２１１０Ａと同等の偏光分離素子である。そこで、光束ＬＢｄの大部分は偏光分離素子２１１０Ｂを透過し、光束ＬＢｃの大部分は偏光分離素子２１１０Ｂで−Ｚ方向に反射される。

チルト偏心レンズ２１０７ｃは、偏光分離素子２１１０Ｂで反射された光束の光路上に配置され、該光束の光路をプリズム効果によって変化させる。走査レンズ２１０５Ｂの射出側の面からチルト偏心レンズ２１０７ｃの入射側の面までの光路長は７４ｍｍである。また、チルト偏心レンズ２１０７ｃの中心肉厚は３ｍｍである。

チルト偏心レンズ２１０７ｄは、偏光分離素子２１１０Ｂを透過した光束の光路上に配置され、該光束の光路をプリズム効果によって変化させる。走査レンズ２１０５Ｂの射出側の面からチルト偏心レンズ２１０７ｄの入射側の面までの光路長は７４ｍｍである。また、チルト偏心レンズ２１０７ｄの中心肉厚は３ｍｍである。

チルト偏心レンズ２１０７ｃを通過した光束ＬＢｃは、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０８ｃ、及び射出窓２１１１ｃを介して感光体ドラム２０３０ｃの表面に導光される。チルト偏心レンズ２１０７ｃの射出側の面から感光体ドラム２０３０ｃの表面までの光路長は１５２ｍｍである。

チルト偏心レンズ２１０７ｄを通過した光束ＬＢｄは、折り返しミラー２１０６ｄ、折り返しミラー２１０８ｄ、折り返しミラー２１０９ｄ、及び射出窓２１１１ｄを介して感光体ドラム２０３０ｄの表面に導光される。チルト偏心レンズ２１０７ｄの射出側の面から感光体ドラム２０３０ｄの表面までの光路長は１５２ｍｍである。

各感光体ドラム表面の光スポットは、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が「副走査方向」である。

各走査レンズは、いずれも２つの画像形成ステーションで共用されている。

各走査レンズの各光学面のＺ軸方向に直交する断面（主走査断面）の形状は、次の（１）式で表現される非円弧形状である。ここで、ｘはＸ軸方向のいわゆるデプスである。また、ｙはＹ軸方向に関する光軸からの距離である。そして、Ｋは円錐定数、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、…は係数である。さらに、Ｃｍ＝１／Ｒｙであり、Ｒｙは近軸曲率半径である。

また、各走査レンズの各光学面のＹ軸方向に直交する断面（副走査断面）の形状は、次の（２）式で表現される。

上記（２）式におけるＲｚ（０）は、副走査断面内における光軸上の曲率半径である。また、Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４、Ｂ_５、Ｂ_６、…は係数である。

各走査レンズの入射側の面形状及び射出側の面形状の具体例が図１６に示されている。ここでは、上記（１）式におけるｙの奇数次の係数（Ａ_１、Ａ_３、Ａ_５、…）は、いずれも０である。これは、Ｙ軸方向に対称な形状であることを意味している。また、上記（２）式において、ｙの奇数次の係数（Ｂ_１、Ｂ_３、Ｂ_５、…）は、０ではない。これは、Ｚ軸方向の曲率の変化がＹ軸方向に非対称な形状であることを意味している。

各チルト偏心レンズの射出側の光学面における主走査断面の形状は、次の（３）式で表現される。Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４、…は係数である。

ｘ＝（Ｄ_０＋Ｄ_１・ｙ＋Ｄ_２・ｙ^２＋Ｄ_３・ｙ^３＋Ｄ_４・ｙ^４＋・・・・）・ｚ ……（３）

ここでは、Ｄ_０＝２．８４８５６９×１０^−２、Ｄ_１＝０、Ｄ_２＝−９．６４７１２７×１０^−７、Ｄ_３＝０、Ｄ_４＝５．７０８６５４×１０^−１１、Ｄ_５＝０、Ｄ_６＝−１．２０７７９８×１０^−１５、Ｄ_７＝０、Ｄ_８＝１．６１４２５×１０^−２０、である。

なお、上記（３）式において、ｙの奇数次の係数（Ｄ_１、Ｄ_３、Ｄ_５、…）が０でない場合は、Ｚ軸方向の曲率の変化がＹ軸方向に非対称な形状となる。

ところで、図１７には、偏光分離素子２１１０Ａがないと仮定したときの、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａと光束ＬＢｂの光路が模式図的に示されている。この場合、偏向反射面で反射された光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、走査レンズ２１０５Ａの配置位置で交差し、その後、離れながら感光体ドラム２０３０ａに向かう。

これは、偏光分離素子２１１０Ａが設けられていても、走査レンズ２１０５Ａが樹脂製であって、偏向反射面で反射された光束ＬＢａと光束ＬＢｂが走査レンズ２１０５Ａで生じた複屈折の影響を受けた場合と類似している。この場合、光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、走査レンズ２１０５Ａを通過後、偏光状態の直交関係が崩れ、光束ＬＢａと光束ＬＢｂを偏光分離素子２１１０Ａで完全に分離することはできない。すなわち、ゴースト光が発生する。

この場合、ゴースト光の除去の最も適切な場所は、偏光分離素子２１１０Ａよりも後ろで、２つの光束が充分に離れた場所であり、かつ光走査装置の内部である。なお、光走査装置の外部にゴースト光の除去手段を設けることも考えられるが、光走査装置と該除去手段を非常に高い精度で位置合わせすることが必要となり、現実的ではない。従って、光走査装置から書き込み用の光束が射出される光学ハウジングの射出窓の周囲でゴースト光を除去することが好ましい（図１８及び図１９参照）。このように、ゴースト光を除去するため、偏向反射面上での２つの光束の反射位置をＺ軸方向に関して離間させている。その結果、光偏向器により偏向された２つの光束の光路が重なっている従来技術（例えば、特許文献１参照）の課題であったゴースト光を除去することが可能となる。

ゴースト光の除去と両立させなければならない光学特性として波面収差がある。ゴースト光除去のために、２つの光束の偏向反射面上での反射位置をＺ軸方向に関して離間させる構成において、水平入射光学系の場合、光束が走査レンズの母線から離れた箇所を通過するため（図２０参照）、波面収差が大きくなる。一方、斜入射光学系の場合、光束が走査レンズの母線付近を通過するようにできるが（図２１参照）、斜入射による波面収差が生じる。なお、以下では、便宜上、図２１に示される光学系を「Ｔｙｐｅ１」の光学系ともいう。

このＴｙｐｅ１の光学系では、光源から射出される光束の波長は７８２ｎｍ、ポリゴンミラーの偏向反射面から走査レンズの入射側の面までの光路長は５７．１１２ｍｍ、走査レンズの射出側の面から感光体ドラムの表面までの光路長は２２４ｍｍである。また、ここでは、分かりやすくするためチルト偏心レンズは設けられていない。

ここで、ゴースト光除去のために、偏向反射面上で２つの光束をＺ軸方向に離間させる構成での波面収差について説明する。

波面収差を比較するため、ここでは、チルト偏心レンズが設けられていない構成で、水平入射光学系、斜入射光学系ともに光束の波長を７８２ｎｍ、ポリゴンミラーの偏向反射面から走査レンズの入射側の面までの光路長を５７．１１２ｍｍ、走査レンズの射出側の面から感光体ドラムの表面までの光路長を２２４ｍｍとして設計した場合が示されているが、上記チルト偏心レンズが設けられている実施形態と同様に、光束の波長を６５５ｎｍ、ポリゴンミラーの偏向反射面から走査レンズの入射側の面までの光路長を５５．１１２ｍｍ、走査レンズの射出側の面から感光体ドラムの表面までの光路長を２２９ｍｍとしても同様に設計可能である。

一例として、図２２に示されるように、水平入射光学系において、射出窓位置でゴースト光除去が可能となるように、２つの光束の偏向反射面上での反射位置をＺ軸方向に関して離間させると、２つの光束は走査レンズの母線から離れた箇所を通過し、このため波面収差が大きくなる。

図２３には、水平入射光学系において、光束が走査レンズの母線位置を通過する場合の副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係が示されている。このときの走査レンズの形状が図２４に示されている。なお、像高は、感光体ドラムにおける画像形成領域のＹ軸方向に関する中心を基準とする座標で表現した主走査方向の位置である。

図２５には、水平入射光学系において、光束が走査レンズの母線から０．４０５ｍｍ離れた位置を通過する場合の副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係が示されている。このときの走査レンズの形状が図２６に示されている。なお、図２５では、像高が１００ｍｍでのデータと像高が−１００ｍｍでのデータとは、ほぼ重なっている。

図２７には、水平入射光学系において、光束が走査レンズの母線から０．８１０ｍｍ離れた位置を通過する場合の副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係が示されている。このときの走査レンズの形状が図２８に示されている。

図２３、図２５、図２７から、光束の通過位置が走査レンズの母線から離れるにつれて波面収差が顕著に大きくなることがわかる。

図２９（Ａ）及び図２９（Ｂ）には、水平入射光学系と斜入射光学系とが示されている。ここでは、一例として、光束ＬＢｂの書き込み用光束が通過する射出窓の近傍に光束ＬＢａのゴースト光が到達する場合が示されている。このとき、射出窓位置において、光束ＬＢｂと光束ＬＢａの距離が近いと、ゴースト光のみの除去は困難である。すなわち、ゴースト光の除去は、射出窓位置での書き込み用光束とゴースト光の距離に依存する。

図２９（Ａ）及び図２９（Ｂ）では、２つの光束の偏向反射面上での反射位置をＺ軸方向に関して離間させた場合の、水平入射光学系及び斜入射光学系での波面収差の比較を行うため、射出窓位置での光束ＬＢｂと光束ＬＢａの距離を、いずれも３．４６ｍｍとしている。

図３０には、図２９（Ａ）における走査レンズの形状が示されている。図３１には、図２９（Ｂ）における走査レンズの形状が示されている。

図３２には、図２９（Ａ）における走査レンズでの光束ＬＢｂの主光線の通過位置が示されている。図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）には、図２９（Ｂ）における走査レンズでの光束ＬＢｂの主光線の通過位置が示されている。図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）では、Ｙ軸方向の位置が０ｍｍのとき、光束ＬＢｂの主光線の入射側の面でのＺ軸方向の位置（入射位置）は０．０３５ｍｍであり、射出側の面でのＺ軸方向の位置（射出位置）は−０．１２８ｍｍである。すなわち、図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）では、光束ＬＢｂの主光線は、母線を横切っている。

図３４には、図２９（Ａ）における感光体ドラムでの副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係が示されている。図３５には、図２９（Ｂ）における感光体ドラムでの副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係が示されている。水平入射光学系では像高間で副走査方向のビームスポット径がばらついているのに対し、斜入射光学系では像高間での副走査方向のビームスポット径のばらつきが小さい。

このことから、２つの光束の偏向反射面上での反射位置をＺ軸方向に関して離間させる構成において、斜入射光学系の方が水平入射光学系に比べ波面収差が小さいことがわかった。このことは本願の発明者等が見出した新しい知見である。

そこで、本実施形態では、斜入射光学系を採用し、２つの光束がそれぞれ走査レンズの母線を横切る構成とした。図３６には、光束ＬＢｂの主光線の走査レンズ２１０５Ａでの通過位置が示されている。また、光束ＬＢｂの感光体ドラム２０３０ｂでの副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係が図３７に示されている。なお、図３７では、像高が１００ｍｍでのデータと像高が−１００ｍｍでのデータとは、ほぼ重なっている。

本実施形態では、偏向反射面上での２つの光束のＺ軸方向に関する距離、及び２つの光束の偏向反射面への斜入射角は、射出窓位置にてゴースト光の除去が可能となるように設定されている。この構成により、ゴースト光の除去と波面収差の抑制を両立させることが可能となった。

また、偏向反射面上で２つの光束をＺ軸方向に関して離間させる構成において、斜入射とすることの効果は、光走査装置及び画像形成装置の薄型化にも及ぶ。射出窓位置での書き込み用の光束とゴースト光との距離を３．４６ｍｍとした場合、Ｚ軸方向に関して、走査レンズの母線から偏向反射面での反射位置までの距離は、水平入射光学系で０．８１ｍｍであった（図２９（Ａ）参照）のに対し、斜入射光学系は０．７０ｍｍであった（図２９（Ｂ）参照）。すなわち、斜入射とすることにより、ポリゴンミラーのＺ軸方向の寸法（高さ）を小さくすることができ、光走査装置及び画像形成装置の薄型化に貢献する。

また、斜入射光学系では、水平入射光学系よりも、走査レンズのＺ軸方向の寸法（高さ）を小さくすることができるため、走査レンズにおける複屈折の程度を小さくすることが可能である。

図３８には、斜入射光学系において、２つの光束で１つのシリンドリカルレンズが共用されている構成が示されている。また、図３９には、２つの光束に個別に対応して２つのシリンドリカルレンズが設けられた構成が示されている。図３８及び図３９では、ポリゴンミラー以降の構成は同じである。

２つの発光部のＺ軸方向の間隔は、図３８では０．１２ｍｍであり、図３９では７．４９ｍｍである。すなわち、２つの光束で１つのシリンドリカルレンズが共用されている場合のほうが、２つの光束に個別に対応して２つのシリンドリカルレンズが設けられている場合よりも、２つの発光部のＺ軸方向の間隔をきわめて小さくすることができる。

図４０（Ａ）には、２つの光束で１つのシリンドリカルレンズが共用されている場合の、２つの光源の配置例が示されている。また、図４０（Ｂ）には、２つの光束に個別に対応して２つのシリンドリカルレンズが設けられている場合の、２つの光源の配置例が示されている。光源が搭載される回路基板は、Ｚ軸方向の寸法が２０ｍｍ以上あり、図４０（Ｂ）では、光学ハウジングのＺ軸方向の寸法（厚さ）を３０ｍｍ以下にするのは困難である。すなわち、光走査装置の薄型化には図４０（Ａ）が好ましい。そこで、本実施形態では、２つの光束で１つのシリンドリカルレンズを共用し、光学ハウジングのＺ軸方向の寸法（厚さ）を３０ｍｍ以下とするのを実現している。

ところで、シリンドリカルレンズでの波面収差の増大を考慮する場合、該波面収差の増大を補正するための光学素子が必要となるが、ここでは、各チルト偏心レンズがその役割を担っている。

各チルト偏心レンズは、入射側の面及び射出側の面ともにノンパワーであるが、お互いに非平行であるため、プリズム効果によって光の方向を変えることができる。しかも、入射側の面と射出側の面との平行関係の崩れ方が、Ｙ軸方向に沿って異なっているため、光の方向の変化量をＺ軸方向の入射位置によって異ならせることができる。

本実施形態では、各チルト偏心レンズは、入射側の面を平面とし、射出側の面だけに傾きを与え、その傾き量がＺ軸方向に沿って変化しているレンズである（図４１参照）。

上記傾き量の変化の仕方は、Ｚ軸方向に平行な軸に対して線対称となっている。つまり、各チルト偏心レンズは、ポリゴンミラーの回転軸に平行な対称軸を有しており、上記傾き量の変化を多項式で表現した場合には、ｙの奇数次の係数はすべて０である。

各チルト偏心レンズが、ポリゴンミラーの回転軸に平行な対称軸を有している場合は、２つの光束について、同一形状のチルト偏心レンズをそれぞれ使用できる利点がある。

なお、上記傾き量の変化を多項式で表現した場合にｙの奇数次項があると、一方のチルト偏心レンズに対して、他方のチルト偏心レンズの奇数次項は符号が逆となる必要があるため、同一形状のチルト偏心レンズを使用することができない。

感光体ドラム位置での波面収差の大きさは、主走査方向（Ｙ軸方向）に関して、像高０ｍｍの位置に対して厳密には非対称であるが、この非対称性は実用的にはそれほど大きくないので、対称軸を有するチルト偏心レンズで充分に補正が可能である。

本実施形態では、チルト偏心レンズを設計する際に、波面収差の低減だけでなく、走査線曲がりの補正も同時に考慮している。これは、チルト偏心面の傾き量の変化を多項式で表現した場合に、定数項とｙの偶数次項とに分離して考えることで、設計を簡便化している。すなわち、ｙの偶数次項で波面収差を低減させ、定数項で走査線曲がりを低減させている。

感光体ドラム上での走査線曲がりが改善されるということは、射出窓を通過する光束の軌跡も、湾曲したものから直線へ改善されることを意味し、書き込み用の光束とゴースト光の分離が更に容易になる。

また、ここでは、ポリゴンミラー２１０４における偏向反射面の数が４面であり、反射ミラーＭ１を介した光束（光束ＬＢａ、光束ＬＢｂ）と反射ミラーＭ２を介した光束（光束ＬＢｃ、光束ＬＢｄ）は、互いに異なる偏向反射面に入射する。そして、ポリゴンミラー２１０４に入射する反射ミラーＭ１を介した光束と反射ミラーＭ２を介した光束とのなす角が、平面視において、略９０°となるように設定されている。

そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｄ、及び光束ＬＢｂと光束ＬＢｃが、それぞれ対応する感光体ドラムにおける画像形成領域を同時に走査することはない。

例えば、図４２に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける書き込み開始位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み終了位置よりも＋Ｙ側の位置に向かう。

また、図４３に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける画像形成領域の中央（像高０）位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、＋Ｙ方向に向かう。

そして、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける画像形成領域の中央（像高０）位置を越えると、光束ＬＢｄを反射するポリゴンミラー２１０４の偏向反射面が切り替わり、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄの向かう方向は、＋Ｙ方向から−Ｙ方向に切り替わる。

そして、図４４に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける画像形成領域の書き込み終了位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み開始位置よりも−Ｙ側の位置に向かう。

このように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける画像形成領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける画像形成領域内には向かわない。

逆に、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄが、感光体ドラム２０３０ｄにおける画像形成領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａは、感光体ドラム２０３０ａにおける画像形成領域内には向かわない。

同様に、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｂが、感光体ドラム２０３０ｂにおける画像形成領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｃは、感光体ドラム２０３０ｃにおける画像形成領域内には向かわない。

また、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｃが、感光体ドラム２０３０ｃにおける画像形成領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｂは、感光体ドラム２０３０ｂにおける画像形成領域内には向かわない。

そこで、光束ＬＢａが感光体ドラム２０３０ａにおける画像形成領域を走査するタイミングでは、光束ＬＢ１は、ブラックの画像情報に応じて変調され、光束ＬＢｄが感光体ドラム２０３０ｄにおける画像形成領域を走査するタイミングでは、光束ＬＢ１は、イエローの画像情報に応じて変調される。

同様に、光束ＬＢｂが感光体ドラム２０３０ｂにおける画像形成領域を走査するタイミングでは、光束ＬＢ２は、シアンの画像情報に応じて変調され、光束ＬＢｃが感光体ドラム２０３０ｃにおける画像形成領域を走査するタイミングでは、光束ＬＢ２は、マゼンタの画像情報に応じて変調される。

なお、ポリゴンミラー２１０４に入射する反射ミラーＭ１を介した光束と反射ミラーＭ２を介した光束とのなす角は、平面視において、９０°から少しずれていても良い。

次に、各感光体ドラムに潜像を形成する際の走査制御装置の動作について図４５のタイミングチャートを用いて説明する。

（１）不図示の同期検知センサが光を検知し、該同期検知センサから出力される同期検知信号がハイレベルからローレベルに変化すると、タイマのカウント値を０リセットする。
（２）ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。
（３）タイマのカウント値がｔＢになると、ブラックの画像情報に応じて変調された光束が光源２２００Ａから射出されるように、光源２２００Ａの駆動回路を制御する。これによって、感光体ドラム２０３０ａにおける画像形成領域が光束ＬＢａによって走査される。同様にタイマのカウント値がｔＣになると、シアンの画像情報に応じて変調された光束が光源２２００Ｂから射出されるように、光源２２００Ｂの駆動回路を制御する。これによって、感光体ドラム２０３０ｂにおける画像形成領域が光束ＬＢｂによって走査される。

理想的にはｔＢとｔＣは等しい値をとるが、温度分布等により色ずれが発生することがある。その場合には、ｔＢとｔＣは異なる値に設定されることがある。

（４）次に、同期検知信号が、ハイレベルからローレベルに変化すると、タイマのカウント値を０リセットする。
（５）ＡＰＣを行う。
（６）タイマのカウント値がｔＹになると、イエローの画像情報に応じて変調された光束が光源２２００Ａから射出されるように、光源２２００Ａの駆動回路を制御する。これによって、感光体ドラム２０３０ｄにおける画像形成領域が光束ＬＢｄによって走査される。同様にタイマのカウント値がｔＭになると、マゼンタの画像情報に応じて変調された光束が光源２２００Ｂから射出されるように、光源２２００Ｂの駆動回路を制御する。これによって、感光体ドラム２０３０ｃにおける画像形成領域が光束ＬＢｃによって走査される。

理想的にはｔＹとｔＭは等しい値をとるが、温度分布等により色ずれが発生することがある。その場合は、ｔＹとｔＭは異なる値に設定されることがある。

以降、上記（１）〜（６）の動作を繰り返し行う。

これによって、２つの光源で４つの感光体ドラムに対する書込を行うことができる。ところで、ｔＢ、ｔＣ、ｔＹ及びｔＭは、予め光走査装置毎に適切な値が求められ、走査制御装置のメモリに格納されている。

なお、図４５では光源から射出される光束の光量（以下では、「射出光量」と略述する）を一定としているが、各光学素子の透過率及び反射率が相対的に異なると、感光体ドラム毎に到達する光束の光量が異なることがある。この場合には、各感光体ドラムに到達する光束の光量がほぼ同じになるように、感光体ドラム毎に射出光量を調整しても良い。

また、ここでは、各光源から１つの光束が射出される場合について説明したが、各光源から複数の光束が射出されても良い。この場合は、画素密度の高密度化、画像形成速度の高速化を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、２つの光源ユニット（ＬＵ１、ＬＵ２）、ビームスプリッタ２２０５、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ）、２つの反射ミラー（Ｍ１、Ｍ２）、ポリゴンミラー２１０４、走査光学系Ａ、走査光学系Ｂ、及び走査制御装置などを有している。

各シリンドリカルレンズは、それぞれ２つの光束で共用されている。

シリンドリカルレンズからの２つの光束は、ポリゴンミラー２１０４の同一の偏向反射面に、Ｚ軸方向に関して離間して斜入射される。

走査光学系Ａは、走査レンズ２１０５Ａ、偏光分離素子２１１０Ａ、２枚のチルト偏心レンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ）、５枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０９ａ）を有している。

走査光学系Ｂは、走査レンズ２１０５Ｂ、偏光分離素子２１１０Ｂ、２枚のチルト偏心レンズ（２１０７ｃ、２１０７ｄ）、５枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、２１０９ｄ）を有している。

ポリゴンミラー２１０４の同一の偏向反射面で反射された２つの光束は、走査レンズの入射側の面と射出側の面との間で交差している。

各チルト偏心レンズは、シリンドリカルレンズでの波面収差の増大を補正するとともに、走査線曲がりを抑制する。なお、チルト偏心レンズは偏光分離素子の透過側及び反射側の両方に配置する必要はない。例えば、偏光分離素子の反射側で走査線曲がりが最適になるように設計し、透過側は偏光分離素子を透過することによる走査線曲がりのみを補正するチルト偏心レンズを配置するようにする構成も可能である。

この場合は、射出窓位置でのゴースト光と書き込み用の光束との距離を、ゴースト光のみを除去することができる距離にするとともに、走査レンズでの波面収差の増大を抑制することができる。すなわち、感光体ドラム表面でのビームスポット径の増大を招くことなく、ゴースト光を除去し、小型化を図ることができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、その結果として、画像品質を低下させることなく、小型化を図ることができる。

なお、上記実施形態において、前記光源ユニットＬＵ１及び前記光源ユニットＬＵ２に代えて、図４６に示されるように、それぞれが２つの光源を有する光源ユニットＬＵ３及び光源ユニットＬＵ４を用いても良い。この場合は、４つの感光体ドラムの画像形成領域をほぼ同時に走査することができる。すなわち、画像形成速度の高速化を図ることができる。

また、上記実施形態において、同一の偏光反射面で反射され、走査レンズの入射側の面における有効走査領域のＹ軸方向の中心に向かう２つの光束が、一例として図４７に示されるように、該走査レンズの入射側の面の前方で交差しても良い。この場合は、ポリゴンミラー２１０４のＺ軸方向の寸法を更に小さくすることができる。以下では、図２１に示される光学系（Ｔｙｐｅ１）と区別するため、図４７に示される光学系を、便宜上、「Ｔｙｐｅ２」の光学系ともいう。

図４８には、Ｔｙｐｅ２の光学系における走査レンズの形状が示されている。図４９（Ａ）及び図４９（Ｂ）には、Ｔｙｐｅ２の光学系における走査レンズでの光束ＬＢｂの主光線の通過位置が示されている。ここでは、Ｙ軸方向の位置が０ｍｍのとき、光束ＬＢｂの主光線の入射側の面でのＺ軸方向の位置（入射位置）は−０．１３７ｍｍであり、射出側の面でのＺ軸方向の位置（射出位置）は−０．３２６ｍｍである。

また、この場合に、光束ＬＢｂの感光体ドラム２０３０ｂでの副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係が図５０に示されている。図２７に示される水平入射光学系に比べて、像高間での副走査方向のビームスポット径のばらつきが小さい。

また、上記実施形態において、同一の偏光反射面で反射され、走査レンズの入射側の面における有効走査領域のＹ軸方向の中心に入射した２つの光束が、一例として図５１に示されるように、該走査レンズの射出側の面の後方で交差しても良い。この場合は、偏光分離素子を小さくすることができる。以下では、図５１に示される光学系を、便宜上、「Ｔｙｐｅ３」の光学系ともいう。

図５２には、Ｔｙｐｅ３の光学系における走査レンズの形状が示されている。図５３（Ａ）及び図５３（Ｂ）には、Ｔｙｐｅ３の光学系における走査レンズでの光束ＬＢｂの主光線の通過位置が示されている。ここでは、Ｙ軸方向の位置が０ｍｍのとき、光束ＬＢｂの主光線の入射側の面でのＺ軸方向の位置（入射位置）は０．２１０ｍｍであり、射出側の面でのＺ軸方向の位置（射出位置）は０．０７３ｍｍである。

また、この場合に、光束ＬＢｂの感光体ドラム２０３０ｂでの副走査方向のビームスポット径とデフォーカス量との関係が図５４に示されている。図２７に示される水平入射光学系に比べて、像高間での副走査方向のビームスポット径のばらつきが小さい。

上記Ｔｙｐｅ１〜Ｔｙｐｅ３の光学系の設計例は、チルト偏心レンズが設けられていない構成で、光束の波長を７８２ｎｍ、ポリゴンミラーの偏向反射面から走査レンズの入射側の面までの光路長を５７．１１２ｍｍ、走査レンズの射出側の面から感光体ドラムの表面までの光路長を２２４ｍｍとして設計した場合の一例を示すが、上記チルト偏心レンズが設けられている実施形態と同様に、光束の波長を６５５ｎｍ、ポリゴンミラーの偏向反射面から走査レンズの入射側の面までの光路長を５５．１１２ｍｍ、走査レンズの射出側の面から感光体ドラムの表面までの光路長を２２９ｍｍとしても同様に設計可能である。

また、上記実施形態において、前記光源ユニットＬＵ１及び前記光源ユニットＬＵ２に代えて、図５５に示されるように、それぞれが１つの光源を有する光源ユニットＬＵ５〜光源ユニットＬＵ８を用いても良い。そして、Ｚ軸方向からみたとき、各光源から射出された光束が、互いに異なる方向からポリゴンミラー２１０４に向かっても良い。この場合は、光源ユニットＬＵ５から射出された光束ＬＢａと光源ユニットＬＵ６から射出された光束ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４で反射された後、ＸＺ平面に投影したときは交差するが、ＸＹ平面に投影したときは交差しない。同様に、光源ユニットＬＵ７から射出された光束ＬＢｃと光源ユニットＬＵ８から射出された光束ＬＢｄは、ポリゴンミラー２１０４で反射された後、ＸＺ平面に投影したときは交差するが、ＸＹ平面に投影したときは交差しない。

また、上記実施形態において、光源２２００Ａからｐ偏光が射出される場合は、１／２波長板２２０２Ａは不要である。同様に、光源２２００Ｂからｓ偏光が射出される場合は、１／２波長板２２０２Ｂは不要である。

また、上記実施形態において、ｐ偏光とｓ偏光が逆であっても良い。

また、上記実施形態では、４つの光束が１つのポリゴンミラーで偏向される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２つのポリゴンミラーを設け、１つのポリゴンミラーで２つの光束が偏向されても良い。

また、上記実施形態において、各シリンドリカルレンズでの波面収差の増大を考慮する必要がなければ、前記チルト偏心レンズはなくても良い。

また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が記録紙に直接転写されても良い。

また、像担持体として光スポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

また、上記実施形態では、光走査装置がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０５Ａ、２１０５Ｂ…走査レンズ、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー、２１０７ａ〜２１０７ｄ…チルト偏心レンズ、２１０８ａ〜２１０８ｄ…折り返しミラー、２１０９ａ，２１０９ｄ…折り返しミラー、２１１０Ａ、２１１０Ｂ…偏光分離素子、２１１１ａ〜２１１１ｄ…射出窓、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１Ａ，２２０１Ｂ…カップリングレンズ、２２０２Ａ，２２０２Ｂ…１／２波長板、２２０３Ａ，２２０３Ｂ…開口板、２２０４Ａ，２２０４Ｂ…シリンドリカルレンズ、２２０５…ビームスプリッタ、２３００…光学ハウジング、ＬＵ１〜ＬＵ８…光源ユニット、Ｍ１，Ｍ２…反射ミラー。

特開２０１１−０１３２８９号公報

Claims (10)

1. 複数の被走査面を光によって第１の方向に沿って個別に走査する光走査装置であって、
   前記複数の被走査面における異なる２つの被走査面に対応する第１の光束と第２の光束を射出する光源装置と、
   前記光源装置からの前記第１の光束及び前記第２の光束が、前記第１の方向に直交する第２の方向に関して互いに離間して斜入射される反射面を有し、各光束を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された前記第１の光束及び前記第２の光束の光路上に配置された走査レンズと、
   前記走査レンズを介した前記第１の光束の大部分を透過させ、前記第２の光束の大部分を反射する分岐光学素子とを備え、
   前記光偏向器で偏向された前記第１の光束及び前記第２の光束を前記第１の方向に直交する平面Ｓに投影したとき、両光束が前記光偏向器と前記分岐光学素子との間で交差する光走査装置。
2. 前記走査レンズの入射側の面における有効走査領域の前記第１の方向に関する中心に向かう前記第１の光束及び前記第２の光束を前記平面Ｓに投影したとき、
   両光束が、前記光偏向器と前記走査レンズの入射側の面との間で交差することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記走査レンズの入射側の面における有効走査領域の前記第１の方向に関する中心に入射した前記第１の光束及び前記第２の光束を前記平面Ｓに投影したとき、
   両光束が、前記走査レンズの射出側の面と前記分岐光学素子との間で交差することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記走査レンズの入射側の面における有効走査領域の前記第１の方向に関する中心に入射した前記第１の光束及び前記第２の光束を前記平面Ｓに投影したとき、
   両光束が、前記走査レンズの入射側の面と前記走査レンズの射出側の面との間で交差することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
5. 前記走査レンズの入射側の面における有効走査領域の前記第１の方向に関する中心に入射した前記第１の光束及び前記第２の光束は、それぞれ前記走査レンズの母線を横切って前記射出側の面から射出されることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記光源装置と前記光偏向器との間に設けられ、前記前記第１の光束及び前記第２の光束で共用され、各光束の線像を前記光偏向器の反射面に形成する線像形成素子を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記光源装置から射出された前記前記第１の光束と前記第２の光束は、前記第２の方向に関して、互いの間隔が増大しながら前記線像形成素子に向かい、
   前記線像形成素子から射出された前記前記第１の光束と前記第２の光束は、前記第２の方向に関して、互いの間隔が減少しながら前記光偏向器に向かうことを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記分岐光学素子を透過した光束の光路上及び前記分岐光学素子で反射された光束の光路上の少なくとも一方に配置され、該光束の光路を変化させる光学部材を有し、
   該光学部材は、入射側の面及び射出側の面の少なくとも一方がチルト偏心面であり、該入射側の面及び射出側の面はいずれもノンパワーであるとともに、互いに非平行であり、その平行状態からのずれ量が、前記第１の方向に関する位置によって異なっていることを特徴とする請求項６又は７に記載の光走査装置。
9. 前記分岐光学素子を透過した前記第１の光束のみが通過する第１の射出窓、及び前記分岐光学素子で反射された前記第２の光束のみが通過する第２の射出窓を有する光学ハウジングを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 複数の像担持体と、
    前記複数の像担持体を画像情報に応じて変調された光束により走査する請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。